Tsinghua universitetas yra įsipareigojęs plėtoti lazerinio gamybos metodus, skirtus paviršiaus mikro/nanostruktūroms paruošti ir jų funkcinėms galimybėms tirti. Mes nustatėme galimybę individualiai ir tiksliai valdyti mikro ir nanoskalės ypatybes ir valdyti, kaip jos derinamos, kad susidarytų skirtingų tipų daugiasluoksnės struktūros.
Paviršiaus funkcionalizavimas naudojant mikro/nanostruktūras yra ne tik klestinti tyrimų sritis, įkvėpta bionikos, bet ir svarbi įvairiems praktiniams pritaikymams. Įvairių paviršiaus funkcijų realizavimo raktas yra kontroliuojamų dydžių, sluoksnių ir sudėties paviršiaus mikro- ir nanostruktūrų gamyba, o tai skatina nuolatinę mikro ir nanogamybos technologijų pažangą.
Kontroliuojamas in situ nusodinimas atveria naujas itin greitų lazerinio paviršiaus mikro/nanostruktūrų galimybes
Tsinghua universiteto Medžiagų mokslo ir inžinerijos mokyklos Lazerinių medžiagų apdorojimo tyrimų centro tyrėjai keletą metų kūrė lazerinio gamybos būdus, skirtus paviršiaus mikro/nanostruktūroms paruošti ir jų funkcines pritaikymo galimybes. Mes nustatėme galimybę individualiai ir tiksliai valdyti mikrometro ir nanoskalės ypatybes ir jų derinį, sudarydami skirtingų tipų daugiasluoksnes struktūras. Mūsų ištirtos funkcijos ir taikymas apima ypatingą drėkinamumą, apsaugą nuo apledėjimo, plačiajuosčio ryšio šviesos sugertį, struktūrinę spalvą, saulės vandens garavimą, šiluminės sąsajos valdymą, tribologines savybes, paviršių patobulintą Ramano spektroskopiją ir fotoelektrokatalizę, skirtą energijos reikmėms.
Itin greitų lazerių naudojimas siekiant geriau kontroliuoti konstrukcijų gamybą ir sukurti lankstesnius gamybos metodus yra vienas iš mūsų vykdomų tyrimų akcentų. Be to, kad kontroliuojame itin greitą lazerinio abliacijos procesą, neseniai parodėme, kad dalelių nusodinimas po in situ itin greito kietų paviršių abliacijos lazeriu taip pat gali būti kontroliuojamas ir naudojamas kaip lokalizuotas mikro priedų procesas sluoksniuotoms paviršiaus struktūroms kurti. Plazmos plunksnų susidarymas yra dažnas reiškinys atliekant impulsinę kietųjų dalelių abliaciją lazeriu.
Produktai iš plazmos pliūpsnio (pvz., nanodalelės) gali būti renkami naudoti išoriniuose skysčiuose (pvz., lazerinės abliacijos skysčiuose atveju) arba substratuose (pvz., impulsinio lazerio nusodinimo atveju). Priešingai, itin greito lazerinio paviršiaus struktūrizavimo metu kai kurios plazmos pliūpsnio nanodalelės nusėda in situ atgal ant apšvitinto paviršiaus.
Konkrečioms reikmėms struktūrinės savybės, nusodintos in situ, atlieka svarbų vaidmenį gerinant paviršiaus savybes, tokias kaip šviesos sugertis, jautrumas ir energijos konversija. Tačiau ar ir kaip kontroliuoti in situ nusodinimo procesą, lieka atviras klausimas.
Mūsų naujausi tyrimai parodė, kad galime kontroliuoti in situ nusodinimo procesą, pvz., statant į tvirtovę panašias struktūras ant mikrokonių masyvų, o ne tik gaminant atsitiktinai paskirstytas nanodaleles. Atskleisti lazerio ir medžiagos sąveikos mechanizmai gali paskatinti būsimus mokslinius tyrimus tiriant naujas itin greitų lazerių naudojimo galimybes funkcinėms paviršiaus mikro/nanostruktūroms gaminti.
